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發佈日期 2018-01-14
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[3DP模組] 硬碟馬達變身電路板鑽孔機

每個玩電腦的人一定都有電腦升級或故障後淘汰下來的舊硬碟,有時人們會習慣拿它來作備份碟直到完全不信任它的穩定性。這時尷尬的是,稍有資安概念的人會清楚硬碟是不能隨便丟棄的,但留著也沒什麼用。一般常見的大概就是把它拆了,然後留下幾顆釹鐵硼強力磁鐵....

但現在都什麼年代了?Maker 們怎麼可能甘心如此呢?所以也有人拿它來當小型的研磨機。

不過今天要介紹給大家的用法不太一樣,是拿它的無刷馬達來拿電路板鑽孔機。

為什麼要這樣作呢?

  1. 現在 3DP 幾乎是所有 maker 人手一台,甚至一個人擁有很多台,但它的功能性有點太單一了。
  2. 對很多 maker 來說,洗或雕一些基本的電路是經常在幹的事,但是通常只有公司才會有專用的電路板雕刻機。對 maker 來說,投資那個不太划算。
  3. 一般的手持式鑽孔機普遍細長,扭力也算普普,重點是馬達的振動偏大。相反的,硬碟馬達因為需要高度精密,所以它作得比一般無刷馬達要高級得多。
  4. 定位只在電路板、玻纖板和壓克力板的薄件鑽孔,所以也不用特別大扭力。

原本我也嚐試過用現在的手持電鑽來加工,抖動問題太嚴重,而且馬達軸心不具備止推效果,對加工過程不利。之後也有試過買遙控四軸的無刷馬達來用,它的扭力略大,轉速略高,但穩定性沒有硬碟馬達好,而且加工難度更高。

所以我從一堆收集的硬碟馬達中挑了比較好加工和安裝的馬達來用,然後原本想說用 3DP 印轉接環來固定 ER8 的夾頭,結果果然是太天真的,同心度差到爆。之後只好自己車一個,但又找不到合適的材料,最後剛好轉接環的尺寸跟之前報廢的時規皮帶輪差不多,就以它為底材車了一個。

原本擔心固定軸心的螺絲孔會造成偏心震動,所以在鎖回沈頭螺絲後,震動的問題就有了明顯的改善,實際鑽孔測試一下,一般電路板很容易就鑽穿,而且孔形算蠻漂亮的。

至於要怎麼控制呢?
其實兩年前就有測試過了,只要改 gcode 就可以按照自己設定的位置去鑽孔。
但最近有在玩 CNC,所以這部份可以加入 G29 的平面校正功能,可以讓鑽孔深度更精準,甚至可以只挖掉銅箔。
另外,為了能更精準的定位和進行雙面雕刻,在操作前要記得設計定位孔,這樣可讓整個操作精度維持在高水平,又能兼具方便性。

硬體清單
HLW XXD-30A 電變一顆 250 元
不知名的硬碟馬達一顆 0 元
ER8 延長桿 一支 250 元
ER8 夾頭各尺寸共九顆 450 元
轉接環 (自行加工) 0 元
HUB 列印版 0 元
球頭 6 顆 600 元

系統整合

  1. 使用 3DP 主板上的 servo port 進行電變控制,需修改 Marlin configuration.h 裡的 servo_numbers
  2. 針對電變的 PWM 規範,可在宣告時設定適合的波型訊號。但手邊沒示波器,所以只作基本測試,能動就好。
  3. 可在 servo_init() 中針對電變進行運作狀態設定,但手邊沒這顆電變的規格書,所以也是能動就好。
  4. 控制時,可透過 M280 針對特定 servo port 丟值,或者透過 M03 指令與雷射模組共用指令集。

優化空間

  1. 因為是拆硬碟馬達來用,所以該硬碟的原始轉速和碟片數決定了廠商會用什麼功率的馬達,所以若要作比較進階的應用,最好找一萬轉、4碟以上的硬碟來拆,那個馬達會比較威。
  2. 電源供應目前是以 3DP 的 12V 電源為準,但若要強大功率,也可以考慮獨立電源來使用。
  3. 要把 z min 的微動開關端點外接,讓它可以透過 G29 進行平面校正。
  4. 轉接環轉動慣量的選擇,基本上它等於是馬力的儲存機制,可讓加工的品質更穩定。但太小會沒效果,太大可能也有副作用。所以這部份目前傾向只用鋁或銅這類好加工的材料施作,不特別加重加大,但要維持它的同心度和耐用性。

以上分享,有興趣的人可以自己改來玩看看....

影片清單
  • 【3DP模組】硬碟馬達變身為電路板鑽孔機

  • 【ATOM Engraver II】模組封裝修正第二版測試

  • 【ATOM ENGRAVER - II】Brushless motor + clippe

  • 【3DP module】Brushless Motor Engraver test

  • 【3dp】線材接續器

  • 【ATOM 雕刻機】正式試雕

  • 【ATOM 雕刻機】首發試雕 PCB 板


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